AT132651B - Schaltanordnung für hohe Betriebsstromstärken und Abschaltleistungen. - Google Patents

Schaltanordnung für hohe Betriebsstromstärken und Abschaltleistungen.

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AT132651B
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Werner Dipl Ing Kaufmann
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Siemens Ag
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    Sehaltanordnung fiir   hohe Betriebsstromstärken und   Absehaltleistungen.   



   Um in elektrischen Anlagen mit hohen   Betriebsstromstärken   und hohen Betriebsspannungen die Leistungsschalter vom Dauerstrom zu entlasten, hat man schon vorgeschlagen, dem Leistungsschalter einen Stromschalter parallel zu schalten, der nur für kleine Abschaltleistung bemessen zu sein braucht. Dieser Stromschalter wird dabei so gesteuert, dass er beim Einschalten nach dem Leistungsschalter, beim Ausschalten dagegen vor ihm geschaltet wird. 



   Es wird im allgemeinen erforderlich sein, der zum Stromschalter parallelen Leiterschleife, in welcher der Leistungsschalter liegt, einen gewissen Widerstand zu geben, damit der Stromschalter während des Normalbetriebes einen entsprechend grossen Anteil des Gesamtstromes übernimmt. Dieser Widerstand der zum Stromschalter parallelen Leiterschleife bewirkt aber bei der Abschaltung des Kurzschlussstromes, dass der Stromschalter einen sehr grossen Anteil des   Kurzschlussstromes   zu unterbrechen hat und dass ausserdem auch die Spannung an den Kontakten dieses Schalters nach der Unterbrechung verhältnismässig gross wird.

   Unter diesen   Umständen   kann auf den Stromschalter also eine beträchtliche Abschaltleistung kommen, so dass dieser nicht mehr in der einfachen Konstruktion ausgebildet werden kann, welche die Anwendung dieser Schaltanordnung vorteilhaft macht. 



   Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird nach der Erfindung die zum Stromschalter parallele Leiterschleife mit einer Drosseleinrichtung ausgerüstet, deren induktiver Widerstand durch Bemessung oder Steuerung ihres Induktionsflusses beim Schalten unter Kurzschluss stark vermindert wird. Hiedurch ist erreicht, dass einerseits bei der Kurzschlussabschaltung der Stromschalter durch eine Leiterschleife von sehr geringem Widerstand kurzgeschlossen ist, also seine Abschaltung sehr erleichtert ist, anderseits kann aber durch richtige Bemessung der Drosseleinrichtung für den Normalbetrieb die richtige Stromverteilung auf die beiden Schalter, welche dem Verhältnis ihrer   Nennstromstärken   entsprechen muss, hergestellt werden.

   Zweckmässig wird man mit der Verminderung des induktiven Widerstandes der Drosseleinrichtung in der parallelen Leiterschleife so weit gehen, dass die Spannung, welche beim Öffnen des Stromschalters unter Kurzschluss an seinen Kontakten entsteht, unterhalb der   Lichtbogenminimalspannung   liegt, d. h. geringer ist als 30 Volt. Dann wird ein Wechselstromlichtbogen ohne Zuhilfenahme jedweder Löscheinrichtung von selbst erlöschen. 



   Für die Verminderung des induktiven Widerstandes der Drosseleinrichtung lassen sich die   Sättigungserscheinungen   in einem ferromagnetischen Drosselkörper ausnutzen. Man kann zu diesem Zweck einen ferromagnetischen Drosselkörper von solcher Bemessung anordnen, dass seine magnetische Sättigung weit unterhalb des Kurzschlussstromes das Sättigungsknie erreicht.

   Man kann auch den   Induktionsfluss   in der Drosseleinrichtung unter Zuhilfenahme von   sekundären Wicklungen   steuern, indem man etwa zwei mit   Sekundärwicklungen   ausgerüstete Drosseln verwendet, von welchen die eine in der Leiterschleife des Leistungsschalters. die andere in der Leiterschleife des Stromschalters angeordnet wird und deren Sekundärwicklungen so bemessen und geschaltet sind, dass sich bei Normalbelastung ihre Induktionsspannungen das Gleichgewicht halten.

   Nach der Unterbrechung des Stromes durch den Stromschalter fällt dann die Gegenspannung für die   Sekundärwicklung   der im Leistungsschalterstromkreis ange- 

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 ordneten Drossel weg, so dass ihre   Sekundärwicklung   plötzlich den vollen   Kurzschlussstrom   führt und dadurch den induktiven Widerstand in dieser Leiterschleife vermindert. 



   Wenn der Widerstand in der zum Stromschalter parallelen Leiterschleife von Haus aus zu gross ist, um die richtige Stromverteilung bei der Normalbelastung herbeizuführen, dann muss eine zusätzliche Drossel im Stromkreis des Stromschalters angewendet werden. Man wählt diese zusätzliche Drossel so gross, dass sie sich bei Kurzschluss nicht sättigt und bei Normalstrom den Widerstand der sich sättigenden Drossel im Leistungsschalterstromzweig ausgleicht 
 EMI2.1 
   durchfliesst.   



   In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. 



   Fig. 1 zeigt den Fall, dass der Stromzweig 11 des Leistungsschalters L, der geradlinig verläuft, den kleineren, der Stromzweig 12 des Stromschalters S dagegen, welcher eine Schleife bildet, den grösseren induktiven Widerstand besitzt. In diesem Fall würde sich also ohne besondere Massnahme der Stromschalter im Normalbetrieb nicht entsprechend belasten. Beispielsweise soll bei 4000 Amp. Gesamtstrom eine solche Stromverteilung erreicht werden, dass der Strom 11 durch den Leistungsschalter L 1000   Amp.,   der Strom 12 durch den Stromschalter S dagegen 3000 Amp. beträgt. Man muss dann das Drosseleisen D um den Leiter   11.   welcher zum Leistungschalter führt, anordnen.

   Dieses Drosseleisen verstärkt das Magnetfeld um den Leiter und dadurch vergrössert sich der induktive Widerstand dieses Leiters soweit als erforderlich ist. um das richtige Widerstandsverhältnis bei Normalbetrieb und daher die richtige Stromverteilung auf die beiden Schalter herzustellen. Das Drosseleisen D ist dabei erfindungsgemäss ungefähr bis zum Knie seiner   Magnetisierungscharakteristik gesättigt.   Tritt nun der Kurzschlussstrom auf, der etwa den zehnfachen Betrag des Normalstromes hat, also 40.000 Amp., dann vermindert sich infolge der Sättigung des Drosseleisens der induktive Widerstand des Leiters   11   sehr stark, das Verhältnis   der Widerstände 11 ; 12   beträgt dann nicht mehr 3 : 1, sondern beispielsweise 2 : 1.

   Hiedurch wird einerseits der Stromschalter S von Strom entlastet, anderseits wird der Spannungsabfall im Leiter 11, der beim Öffnen des Schalters S durch den gesamten, nach dem Leiter   11   gedrängten Kurzschlussstrom hervorgerufen wird, vermindert. Der Schalter S wird daher unter einem kleineren Strom geöffnet und der Lichtbogen erlischt rasch, weil die wiederkehrende Spannung an den Schalterelektroden von S sehr gering ist.

   Nachdem der Strom im Leiter 12 durch den Stromschalter S unterbrochen wurde, öffnet der Leistungsschalter L und unterbricht den ganzen Kurzschlussstrom unter der vollen Betriebsspannung von beispielsweise 6   kV.   Durch die Schaltungsanordnung ist also der Vorteil erreicht, dass für den Leistungsschalter trotz des hohen Dauerstroms der Anlage ein normaler typenmässiger 1000   Amp.-Schalter   angewendet werden kann, wobei der ihn ergänzende Stromschalter zufolge der fast leistungslosen Unterbrechung ein Schalter sehr einfacher, billiger Bauart sein kann. 



   Fig. 2 zeigt den Fall, dass die Stromschleife 12 des Stromschalters den kleineren, die Stromschleife 11 des Leistungsschalters dagegen den grösseren induktiven Widerstand hat. Hier kann der Fall eintreten, dass das Verhältnis der Widerstände der beiden Stromzweig gerade das für die richtige Stromverteilung erforderliche ist ; beispielsweise kann sich bei 4000 Amp. Gesamtstrom der Widerstand der Stromschleife 11 zu dem Widerstand der Stromscheife 12 wie 3 : 1 verhalten, so dass der Leistungsschalter 1000   Amp.,   der Stromschalter 3000 Amp. führt, was ihren Nennströmen entsprechen möge. Man hätte dann ohne Anwendung von Drosseleinrichtungen im   Kurzschlussfall   das gleiche Widerstandsverhältnis, also die gleiche Stromverteilung. Bei 40.000 Amp.

   Kurzschlussstrom würden also auf den Stromschalter allein 30.000 Amp. entfallen, was für die Abschaltung dieses Schalters sehr ungünstig wäre. Um den Abschaltstrom für diesen Schalter zu verkleinern, muss man den Widerstand der parallelen Stromschleife 11 veränderlich machen, u. zw. derart, dass er sich im Kurzschlussfall auf einen entsprechend geringen Wert vermindert, um einen entsprechend grossen Anteil des Kurzschlussstromes zu   übernehmen.   Wird jedoch zu diesem Zwecke in dem Stromkreis 11 allein eine Drossel   D1   angeordnet, deren Sättigung so wie im Fall Fig.

   1 beim Normalstrom in der Nähe des   Sättignngsknies   liegt, dann wird durch ihre Wirkung im Normalbetrieb der Widerstand der Schleife 11   zu gross, so   dass auf dem Leistungschalter 11 nicht der seiner Nennleistung entsprechende Strom entfiele und der Stromschalter S überlastet würde. Um den Einfluss der Drossel   D1   auszugleichen, wird daher in dem Stromkreis   12   eine zweite Drossel D2 angeordnet. Diese ist so bemessen, dass sie sich bei Kurzschluss nicht sättigt. Der Widerstand der Drossel   D2   wird also konstant bleiben, während sich der Widerstand der Drossel D1 bei Kurzschluss sehr stark verkleinert.

   Dadurch wird bewirkt, dass   ein grosser Anteil   des   Kurzschlussstromes   von der parallelen Leiterschleife 11   übernommen   wird. 



   Die Verhältnisse bei der Anordnung nach Fig.      liegen jedoch meistens so, dass der Widerstand der Stromschleife 11 des Leistungsschalters im Verhältnis zum Widerstand des Leiters   12   zu gross ist, um die richtige Stromverteilung im Normalbetrieb herbeizuführen. Man muss dann die Drossel D2 auch aus dem Grund anwenden, um eine Belastung des Leistung- 

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 EMI3.1 
 grösser bemessen. 



   Nach Fig. 3 werden zwei Drosseleisen   D3   und   D4   verwendet, welche Sekundärwicklungen   W3   und W4 tragen. Die Windungszahlen dieser Sekundärwicklungen sind so gewählt, dass die 
 EMI3.2 
   Norll1alstrom   erzeugt werden, gleich gross sind. Die Wicklungen 1V3 und W4 werden dann derart gegeneinander geschaltet, dass sich die Induktionsspannungen im Normalbetrieb das Gleichgewicht halten.

   Wenn bei der Abschaltung des Kurzschlusses der Stromschalter   S geöffnet   hat, wobei der Leistungsschalter L noch geschlossen ist, verschwindet die   Sekundärspannung   in der Wicklung   Zu   Mithin wird die Wicklung W3 sofort von dem vollen Kurzschlussstrom durchflossen, der dem   Magnetisierungsiluss, welcher   von der Leitung 71 erzeugt wird. entspricht. 



  Der   Magnetisiemngsfluss   wird hiebei durch die Gegenwirkung der   Sekundär-Amperewindungen   in bekannter Weise aus dem Drosseleisen   D3   herausgedrängt, wodurch sich der induktive Widerstand der Leiterschleife   71   bedeutend verkleinert. Es wird also mit dem Öffnen des Stromschalters S sofort entsprechend dem gesunkenen Widerstand der Leiterschleife   71   der Spannungsabfall in dieser Leiterschleife und somit auch die   Öfhungsspannung   am Schalter S vermindert. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltanordnung für hohe   Betriebsstromstärken   und Abschaltleistungen mit einem 
 EMI3.3 
 dadurch gekennzeichnet. dass die zum Stromschalter parallele Leiterschleife mit einer Drosseleinrichtung ausgerüstet ist, deren induktiver Widerstand durch entsprechende Bemessung oder Steuerung ihres Induktionsflusses beim Schalten unter Kurzschluss stark vermindert wird.

Claims (1)

  1. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ferromagnetischer Drosselkörper von solcher Bemessung verwendet wird, dass seine magnetische Sättigung weit unterhalb des Kurzschlussstromes das Sättigungsknie erreicht.
    3. Schaltanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit Sekundärwicklungen ausgerüstete Drosseln verwendet werden. von welchen die eine in der Leitungsschleife des Leistungsschalters, die andere in der Leiterschleife des Stromschalters angeordnet wird und deren Sekundärwicklungen so bemessen und gegeneinander geschaltet sind, dass sich bei Normalbelastung ihre Induktionsspannungen das Gleichgewicht halten.
    4. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, dass der induktive Widerstand der parallelen Leiterschleife einen zu grossen Wert hat gegenüber dem induktiven Widerstand der den Stromschalter enthaltenden Leiterschleife, ein zweiter, sich bei Kurzschluss nicht sättigender Drosselkörper an der Leiterschleife des Stromschalters angeordnet ist. EMI3.4
AT132651D 1931-03-11 1931-12-02 Schaltanordnung für hohe Betriebsstromstärken und Abschaltleistungen. AT132651B (de)

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